本實用新型涉及一種利用熱解副產(chǎn)物凈化燃氣的系統(tǒng)，尤其涉及一種利用生物油和生物炭等生物質(zhì)熱解副產(chǎn)物凈化燃氣的系統(tǒng)，屬于生物質(zhì)能高效利用領域。
背景技術：
生物質(zhì)氣化是將生物質(zhì)能進行高品位利用的一種轉換技術。但氣化過程中會產(chǎn)生焦油。焦油由數(shù)百種碳氫化合物組成，囊括了單環(huán)到五環(huán)的芳香烴。當溫度降低到露點以下，焦油就會冷凝，堵塞管道，降低發(fā)動機效率，帶來環(huán)境污染和能源浪費。因此，焦油成為生物質(zhì)氣化技術商業(yè)化的主要阻礙之一。
針對生物質(zhì)燃氣焦油脫除難題，荷蘭能源中心開發(fā)了“OLGA”除焦方法，以溶劑吸收焦油為基礎，將焦油和水分開脫除，焦油脫除率達到98％，同時節(jié)省因處理被酚類或其它水溶性焦油混合物污染的廢水的成本。但是，這種方法采用外加溶劑和吸收劑脫除焦油，分離難度大，操作成本高。
生物質(zhì)熱化學轉化中會產(chǎn)生液態(tài)和固態(tài)副產(chǎn)物，包括生物油和生物炭。生物油含水量和含氧量高，粘度低，如果作為燃料還需要經(jīng)過復雜的處理過程，并且熱值較低。生物炭應用于能源領域，可成為替代煤、石油和天然氣的清潔能源；進一步加工成活性炭，可用于重金屬污染吸附和水質(zhì)凈化等。合理利用生物油和生物炭能夠促進生物質(zhì)能源的高效利用，實現(xiàn)生物質(zhì)熱化學轉化過程的綠色和低碳。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有焦油脫除系統(tǒng)吸收劑難以回收利用，脫除成本高等問題，將生物質(zhì)熱化學轉化中產(chǎn)生的生物油和生物炭等副產(chǎn)物加以綜合利用，發(fā)明了一種利用熱解副產(chǎn)物凈化燃氣的系統(tǒng)，降低燃氣凈化的成本。
本實用新型的思路是粗燃氣首先經(jīng)過生物油冷卻塔，脫除重焦油和部分輕焦油；然后進入生物炭吸附塔，輕焦油得到進一步脫除；最后進入干燥塔，脫除水汽和硫化氫等，得到清潔的燃氣。
本實用新型的技術方案為：一種利用熱解副產(chǎn)物凈化燃氣的系統(tǒng)，其特征在于：由冷卻塔1、吸附塔2和干燥塔3組成；其中冷卻塔1下部設有第一燃氣進口a、頂部設有第一燃氣出口d、下部設有生物油出口b、上部設有生物油進口c；吸附塔2下部設有第二燃氣進口e和頂部設有第二燃氣出口f；干燥塔3下部設有第三燃氣進口g和頂部設有第四燃氣出口h；設備之間采用管道連接，冷卻塔1下部生物油出口b連接離心泵進口，離心泵出口連接冷卻塔1上部生物油進口c，冷卻塔1頂部第一燃氣出口d連接吸附塔2下部第二燃氣進口e，吸附塔2頂部第二燃氣出口f連接干燥塔3下部第三燃氣進口(g)。
粗燃氣首先經(jīng)過生物油冷卻塔1，脫除重焦油和部分輕焦油；然后進入生物炭吸附塔2，輕焦油得到進一步脫除；最后進入干燥塔3，脫除水汽和硫化氫等。
優(yōu)選冷卻塔1的操作溫度在80～100℃之間，塔內(nèi)裝載生物油A1，體積填充率為40％～60％；吸附塔2的溫度設定在60～80℃之間，塔內(nèi)裝填生物炭A2，體積填充率為70％～90％；干燥塔3的溫度設定在30～50℃之間，塔內(nèi)裝填粘土，體積填充率為70％～90％。
優(yōu)選上述的粘土為高嶺土、膨脹土、凹凸棒土或硅藻土中的至少一種，含有親水表面和孔道。
本實用新型的燃氣凈化系統(tǒng)相對于國外參考文獻，所使用的生物油及生物炭皆為生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的副產(chǎn)物。實驗所產(chǎn)生物油含水率達到30％～40％，熱值8～12MJ/kg，所產(chǎn)生物炭比表面積30～35m2/g，具有2～50nm的孔隙。本系統(tǒng)增加了獨立的粘土脫水塔，保證水和焦油分開脫除，節(jié)省了處理污染性干燥介質(zhì)的成本。
上述的冷卻塔1塔高500mm，塔徑150mm，設置四個接口，第一燃氣進口a、第一燃氣出口d、生物油出口b、生物油進口c，塔內(nèi)裝填生物油A1，液面高度占塔總高40％～60％，第一燃氣進口a和生物油出口b位于塔下部，生物油進口c位于塔上部，第一燃氣出口d位于塔頂部，噴淋頭5連接上部生物油進口，生物油溫度設定在80～100℃之間。
所述的生物油A1是生物質(zhì)熱化學轉化的副產(chǎn)物，其含水量高，粘度較低，噴淋效果好，氣液接觸面積大，其成分與焦油具有相容性，吸收焦油效果好。
上述的吸附塔2塔高500mm，塔徑150mm，內(nèi)設填料層，塔身設置兩個接口，第二燃氣進口和第二燃氣出口，第二燃氣進口位于塔下部，第二燃氣出口位于塔頂部，塔內(nèi)填料為生物炭A2(＜24目)。
所述的生物炭A2是生物質(zhì)熱化學轉化的副產(chǎn)物，具有多孔性，比表面積較大。
上述的干燥塔3塔高500mm，塔徑150mm，內(nèi)設填料層，塔身設置兩個接口，第三燃氣進口和第三燃氣出口，第三燃氣進口位于塔下部，第三燃氣出口位于塔頂部，填料為粘土A3(3～6mm)。
所述的粘土A3是一種吸水粘土，具有多孔性、較低的濃度、較大的比表面積、相對的不可壓縮性及化學穩(wěn)定性，能夠吸附水分和有機物，成本低廉，便于大規(guī)模使用。
有益效果：
(1)既能凈化焦油，也能獨立脫除水汽和無機物，凈化效果好；
(2)采用的生物油和生物炭是生物質(zhì)熱化學轉化的副產(chǎn)物，粘土為天然采集得到，凈化過程成本低；
(3)凈化過程綜合了激冷、吸收和吸附單元，融合了分級分段思路，凈化度高。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結構示意圖；其中1-冷卻塔；2-吸附塔；3-干燥塔；4-離心泵；A1-生物油；A2-生物炭；A3-粘土。
具體實施方式
本實用新型可通過實施例進一步表述如下，但并不因此限制其適用范圍。
實施例1
如圖1所示，利用熱解副產(chǎn)物凈化燃氣的系統(tǒng)，包括冷卻塔1，吸附塔2，干燥塔3，離心泵4；所述的冷卻塔1設有下部第一燃氣進口a、頂部第一燃氣出口d、上部生物油進口c、下部生物油出口b，冷卻塔1內(nèi)裝載生物油A1；吸附塔設有下部第二燃氣進口、頂部第二燃氣出口，吸附塔內(nèi)裝填生物炭A2；干燥塔設有下部第三燃氣進口、頂部第三燃氣出口，干燥塔3內(nèi)裝填粘土A3；粗燃氣通過塔1下部第一燃氣進口a進入冷卻塔，從塔1頂部第一燃氣出口d離開，塔1頂部第一燃氣出口d連接塔2下部第二燃氣進口e，燃氣流經(jīng)塔2從塔頂?shù)诙細獬隹趂離開，塔2頂部第二燃氣出口f連接塔3下部第三燃氣進口g，燃氣流經(jīng)塔3從塔頂?shù)谌細獬隹趆離開；塔1生物油通過外加離心泵4循環(huán)，生物油從塔1下部生物油出口b離開塔1進入離心泵4，然后通過離心泵4回到塔1上部生物油進口c。
實施例2
如實施例1中的利用熱解副產(chǎn)物凈化燃氣的系統(tǒng)，所用生物油和生物炭由雪松木制備，熱解條件600℃，無氧，所產(chǎn)生物油含水率30％，熱值12MJ，生物炭比表面積30m2/g，具有2～50nm的孔徑，冷卻塔操作溫度為80℃，生物油填充率40％，吸附塔操作溫度為60℃，生物炭填充率90％，干燥塔操作溫度為30℃，填充率90％，干燥塔內(nèi)填充硅藻土。粗燃氣中焦油含量為50g/m3，凈化后，出口燃氣焦油濃度為0.6g/m3，焦油脫除率達到98％，可直接應用，不會凝結腐蝕設備。
實施例3
如實施例1中的利用熱解副產(chǎn)物凈化燃氣的系統(tǒng)，所用生物油和生物炭由雪松木制備，熱解條件600℃，無氧，所產(chǎn)生物油含水率40％，熱值8MJ，生物炭比表面積35m2/g，具有2～50nm的孔徑，冷卻塔操作溫度為100℃，生物油填充率60％，吸附塔操作溫度為80℃，生物炭填充率70％，干燥塔操作溫度為50℃，填充率70％，干燥塔內(nèi)填充高嶺土。粗燃氣中焦油含量為50g/m3，凈化后，出口燃氣焦油濃度為0.7g/m3，焦油脫除率達到98％，可直接應用，不會凝結腐蝕設備。